埋深选择

2.3地基设计——基础埋置深度的选择

地基设计工作主要包括确定基础埋置深度，确定承载力特征值，确定基础底面尺寸和进行必要的变形、稳定验算几部分内容。

基础埋置深度一般是指室外设计地面到基础底面的距离。基础埋置深，基底两侧的超载大，地基承载力高，稳定性好；相反，基础埋置浅，工程造价低，施工期短。确定基础埋深，就是选择较理想的土层作为持力层，需要认真分析各方面的情况，处理好安全与经济这一矛盾。

影响基础埋置深度因素较多，一般可从以下几方面考虑：

1.工程地质条件及地下水的情况

工程地质条件是影响基础埋深的最基本条件之一，设计者希望地基各土层的厚度均匀，层面水平，压缩性小，承载力高，但在实际工程中，却常遇到上下各层土软硬不相同，厚度不均匀，层面倾斜等情况。



图2-8基础的最小埋置深度(单位：mm)图2-9墙基础埋深变化时的台阶做法

当地基上层土较好，下层土较软弱，则基础尽量浅埋。反之，上层土软弱，下层土坚实，则需要区别对待。当上层软弱土较薄，可将基础置于下层坚实土上；当上层软弱土较厚时，可考虑采用宽基浅埋的办法，也可考虑人工加固处理，或桩基础方案。必要时，应从施工难易，材料用量等方面进行分析比较决定。

考虑到地表一定深度内，由于气温变化、雨水侵蚀、动植物生长及人为活动的影响，基础埋深不得小于0.5m；为保护基础不外露，基础大放脚顶面应低于室外地面至少0.1m；另外，基础也应埋置于持力层面下不少于0.1m，如图1-8。



图2-10土坡坡顶处基础的最小埋深图

当建筑物各部分使用要求不同，或地基持力层顶面倾斜较大，可将墙下刚性条基按台阶变化基础埋深，台阶的高宽比为1∶2，每级台阶高度不超过0.5m，如图2-9。

位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高H≤8m，坡角β≤45°（图2-10），且b≤3m，a≥2.5m时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足稳定要求：

条形基础d≥（3.5b-a）tanβ（2-1）

矩形基础d≥（2.5b-a）tanβ（2-2）

选择基础埋深时应考虑水文地质条件的影响。当基础置于潜水面以上时，无需基坑排水，可避免涌土、流砂现象，方便施工，设计上一般不必考虑地下水的腐蚀作用和地下室的防渗漏问题等，因此，在地基稳定许可的条件下，基础应尽量置于地下水位之上。当承压含水层埋藏较浅时，为防止基底因挖土减压而隆起开裂，破坏地基，必须控制基底设计标高。















图2-11相邻基础的埋深

2.建筑物的有关条件

⑴建筑功能：确定基础埋深应考虑以下的建筑物条件：当建筑物设有地下室时，基础埋深要受地下室地面标高的影响，在平面上仅局部有地下室时，基础可按台阶形式变化埋深或整体加深。当设计的工程是冷藏库或高温炉窑，其基础埋深应考虑热传导引起地基土因低温而冻胀或因高温而干缩的不利影响。

⑵荷载效应：对于竖向荷载大，地震力和风力等水平荷载作用也大的高层建筑，基础埋深应适当增大，以满足稳定性要求，如在抗震设防区，高层建筑的箱形和筏形基础埋深宜大于建筑高度的1/15。对于受上拔力较大的基础，应有较大的埋深以提供所需的抗拔力，对于室内地面荷载较大或有设备基础的厂房、仓库，应考虑对基础内侧的不利作用。

⑶设备条件：在确定基础埋深时，需考虑给排水、供热等管道的标高。原则上不允许管道从基础底下通过，一般可以在基础上设洞口，且洞口顶面与管道之间要留有足够的净空高度，以防止基础沉降压裂管道，造成事故。













图2-12作用在基础上的冻胀力P和冻切力T

3.相邻建筑物基础的埋深

在城市房屋密集的地方，往往新旧建筑物紧靠在一起，为保证原有建筑物的安全和正常使用，新建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础的埋深，并应考虑新加荷载对原有建筑物的不利作用。当新建筑物荷重大，楼层高，基础埋深要求大于原有建筑物基础埋深时，新旧两基础之间应有一定的净距（图1-11）。根据荷载大小、土质情况和基础形成确定，一般可取相邻基础底面高差的1～2倍，即L≥（1～2）h。当不能满足净距方面的要求时，应采取分段施工，或设临时支撑、打板桩、地下连续墙等措施，或加固原有建筑物地基。

4.地基冻融条件的影响

季节性冻土是指一年内冻结与解冻交替出现的土层。在全国分布很广，季节性冻土层厚度在0.5m以上，最厚达3m。

如果基础埋于冻胀土内，当冻胀力和冻切力足够大时（图2-12），就会导致建筑物发生不均匀的上抬，门窗不能开启，严重时墙体开裂；当温度升高解冻时，冰晶体融化，含水量增大，土的强度降低，使建筑物产生不均匀的沉陷。在气温低，冻结深度大的地区，由于冻害使墙体开裂的情况较多，应引起足够的重视。

影响冻胀的因素主要是土的情况，土中含水量的多少以及地下水补给条件。对于粘粒含量很少的细砂以上的土，孔隙集中，毛细作用极小，基本不存在冻胀问题，在相同条件下，粘性土的冻胀就不容忽视。《建筑地基基础设计规范》根据冻土层的平均冻胀率的大小，把地基冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五个等级，见表2-3。

表2-3地基土冻胀性分类

土的名称 冻前天然含水量（%） 冻结期间地下水位低于冻深的最小距离（m） 平均冻胀率

η（%） 冻胀

等级 冻胀类别 碎（卵）石，砾、粗、中砂（粒径小于0.075mm颗粒含量大于15%），细砂（粒径小于0.075mm颗粒含量大于10%） ≤12 ＞1.0 η≤1 Ⅰ 不冻胀 ≤1.0 1＜η≤3.5 Ⅱ 弱冻胀 12＜≤18 ＞1.0 ≤1.0 3.5＜η≤6 Ⅲ 冻胀 ＞18 ＞0.5 ≤0.5 6＜η≤12 Ⅳ 强冻胀 粉砂 ≤14 ＞1.0 η≤1 Ⅰ 不冻胀 ≤1.0 1＜η≤3.5 Ⅱ 弱冻胀 14＜≤19 ＞1.0 ≤1.0 3.5＜η≤6 Ⅲ 冻胀 19＜≤23 ＞1.0 ≤1.0 6＜η≤12 Ⅳ 强冻胀 w＞23 不考虑 η＞12 Ⅴ 特强冻胀 续表2-3

土的名称 冻前天然含水量（w%） 冻结期间地下水位低于冻深的最小距离（m） 平均冻胀率

η（%） 冻胀

等级 冻胀类别 粉土 ≤19 ＞1.5 η≤1 Ⅰ 不冻胀 ≤1.5 1＜η≤3.5 Ⅱ 弱冻胀 19＜≤22 ＞1.5 ≤1.5 3.5＜η≤6 Ⅲ 冻胀 22＜≤26 ＞1.5 ≤1.5 6＜η≤12 Ⅳ 强冻胀 26＜≤30 ＞1.5 ≤1.5 η≤12 Ⅴ 特强冻胀 ＞30 不考虑 粘性土 ≤+2 ＞2.0 η≤1 Ⅰ 不冻胀 ≤2.0 1＜η≤3.5 Ⅱ 弱冻胀 +2＜≤+5 ＞2.0 ≤2.0 3.5＜η≤6 Ⅲ 冻胀 +5＜≤+9 ＞2.0 ≤2.0 6＜η≤12 Ⅳ 强冻胀 +9＜≤+15 ＞2.0 ≤2.0 η＞12 Ⅴ 特强冻胀 ＞+15 不考虑 注：1—塑限含水量（%）；—在冻土层内冻前天然含水量的平均值；

2盐渍化冻土不在表列；

3塑性指数大于22时，冻胀性降低一级；

4粒径小于0.005mm的颗粒含量大于60%时，为不冻胀土；

5碎石类土当充填物大于全部质量的40%时，其冻胀性按充填物土的类别判断；

6碎石土、砾砂、粗砂、中砂（粒径小于0.075mm颗粒含量不大于15%）、细砂（粒径小于0.075mm

颗粒含量不大于10%）均按不冻胀考虑。

表2-4土的类别对冻深的影响系数

土的类别 影响系数 土的类别 影响系数 粘性土 1.00 中、粗、砾砂 1.30 细砂、粉砂、粉土 1.20 碎石土 1.40 表2-5土的冻胀性对冻深的影响系数

冻胀性 影响系数 冻胀性 影响系数 不冻胀 1.00 强冻胀 0.85 弱冻胀 0.95 特强冻胀 0.80 冻胀 0.90 ? ? 对于冻胀性地基，基础最小埋深应满足下式：

（2-3a）

(2-3b)

式中：Zd—设计冻深；

Z0—地区标准冻深，按《地基基础设计规范》GB50007-2002附录F采用；

、、—影响系数分别按表2-4、表2-5、表2-6确定；

hmax——基础底面下允许残留冻土层的最大厚度，按表2-7采用。

表2-6环境对冻深的影响系数

周围环境 影响系数 周围环境 影响系数 村、镇、旷野 1.00 城市市区 0.90 城市近郊 0.95 ? ? ?

注：环境影响系数一项，当城市市区人口为20-50万时，按城市近郊取值；当城市市区人口大于50万小于或等于100万时，按城市市区取值；当城市市区人口超过100万时，按城市市区取值，5km以内的郊区应按城市近郊取值。

表2-7建筑基底下允许残留冻土层厚度(m)

冻胀性 基础形式 采暖情况 基底平均压力(kPa) 90 110 130 150 170 190 210 弱冻

胀土 方形

基础 采暖 — 0.94 0.99 1.04 1.11 1.15 1.20 不采暖 — 0.78 0.84 0.91 0.97 1.04 1.10 条形

基础 采暖 — ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 不采暖 — 2.20 2.50 ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 ＞2.50 冻胀土 方形

基础 采暖 — 0.64 0.70 0.75 0.81 0.86 — 不采暖 — 0.55 0.60 0.65 0.69 0.74 — 条形

基础 采暖 — 1.55 1.79 2.03 2.26 2.50 — 不采暖 — 1.15 1.35 1.55 1.75 1.95 — 强冻

胀土 方形

基础 采暖 — 0.42 0.47 0.51 0.56 — — 不采暖 — 0.36 0.40 0.43 0.47 — — 条形

基础 采暖 — 0.74 0.88 1.00 1.13 — — 不采暖 — 0.56 0.66 0.75 0.84 — — 特强

冻胀

土 方形

基础 采暖 0.30 0.34 0.38 0.41 — — — 不采暖 0.24 0.27 0.31 0.34 — — — 条形

基础 采暖 0.43 0.52 0.61 0.70 — — — 不采暖 0.33 0.40 0.47 0.53 — — — 注：1本表只计算法向冻胀力，如果基侧存在切向冻胀力，应采取防切向力措施。

2本表不适用于宽度小于0.6m的基础，矩形基础可取短边尺寸按方形基础计算。

3表中数据不适用于淤泥、淤泥质土和欠固结土。

4表中基底平均压力数值为永久荷载标准值乘以0.9，可以内插。

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